Задачи по «Основам светотехники»

Задачи по "Основам светотехники"
Модуль 1
1. Радиостанция "Лемма" работает на частоте 102,7 МГц = 1,027∙108 Гц. Какова
длина излучаемых радиоволн?
Рассчитать длины волн для частот:
100,7 МГц;
88,3 МГц;
99,7 МГц;
101,7 МГц;
1500
кГц.
2. Каков диапазон энергий фотонов в видимой области с длинами волн от 400
до 700 нм?
3. Радиостанция АМ вещает на частоте 690 кГц с выходной мощностью 50000
Вт. Сколько фотонов она испускает за время 30-секундной рекламы?
4. Красный свет, испускаемый He-Ne лазером (используемым, например, для
считывания штрих-кодов в супермаркетах) имеет длину волны 632,8 нм.
Если выходная мощность 1,00 мВт, сколько фотонов испускает лазер
каждую минуту?
5. При радиоактивном распаде ядер 60Co каждый фотон несет энергию
2,135∙10-13 Дж. Каковы длина волны и частота этого электромагнитного
излучения?
6. Полосы поглощения воды лежат в области 2000 – 8000 см-1. Для какой
области спектра можно использовать водяные фильтры, чтобы отсечь
нежелательное воздействие этого излучения на облучаемый материал?
7. Поверхность Солнца имеет цветовую температуру ~5800 К. С хорошим
приближением его можно рассматривать как черное тело.
а) Какова длина волны, соответствующая максимуму интенсивности λm?
б) Какова полная мощность излучения на единичную площадь?
8. Самая коротковолновая видимая длина волны составляет около 400 нм.
Какова температура идеального источника, чей максимум испускания
приходится на эту длину волны?
Модуль 2
Рис. 1. Кривая видности
1. Для получения светового ощущения, вызываемого световым потоком в 1 лм
с длиной волны 550 нм, соответствующей максимуму чувствительности
глаза, необходима мощность 0,0016 Вт.
Для длины волны 650 нм функция
видности численно равна 0,107, для
длины волны 550 нм – 1,000. Какую
мощность должен иметь источник,
дающий излучение в красной части
спектра, чтобы вызвать ощущение
одинаковой яркости с источником,
дающим световой поток в 100 лм в
желто-зеленой части спектра?
Рис.2
Кривая
видности
показывает
относительную чувствительность глаза к одному и тому же световому
потоку на разных длинах волн.
2. Над полусферой находится точечный
источник света (I=50 кд) на высоте,
равной
диаметру
полусферы.
Определить освещенность в той
точке поверхности полусферы, в
которой лучи падают под углом 35˚.
Радиус полусферы равен 1 м.
Рис. 3.
3. Точечный источник света S освещает
поверхность MN. Как изменится освещенность в точке А, в которую лучи от
S падают на поверхность нормально, если сбоку от S на таком же
расстоянии, как и освещаемая поверхность, поместить зеркало Z,
отражающее свет в А? Коэффициент отражения принять равным 1.
4. Над горизонтальной поверхностью MN помещен на высоте 2 м и на
расстоянии 1 м друг от друга два источника света, дающие световые потоки
по 300 лм каждый. Определить освещенность на поверхности MN:
а) в точках под источниками света;
б) на середине расстояния между ними.
5. Спираль электрической лампочки силой света в I = 103 кд заключена в
матовую сферическую колбу диаметром d = 20 см.
Найдите: а) светимость и яркость этого источника света;
б) освещенность, светимость и яркость экрана, на который
падает 10% светового потока, излучаемого этим источником света.
Коэффициент отражения света поверхностью экрана k=0,8. Площадь экрана
Sэ = 2,5 м2.
6. Электролампа накаливания, потребляющая мощность 40 Вт, дает световой
поток 380 лм, 40% этого потока направлено на поверхность 5 м2.
Определить среднюю освещенность поверхности.
7. Электрическая дуга ежесекундно потребляет 500 Дж электроэнергии, а
лампа накаливания в 23 кд – 52,5 Дж. Дуга и лампа дают одинаковую
освещенность, если дугу расположить на расстоянии 90 см, а лампу на
расстоянии 15 см от плоскости. Считая источники точечными, определите,
какой источник света более экономичен.
8. На рис. 1 показана кривая видности, дающая чувствительность нормального
глаза к световым волнам разной длины. Какова мощность светового потока
в 1 лм, если свет монохроматический и длина волны равна: а) 610 нм; б) 520
нм. (Д)
9. Определить освещенность на расстоянии 4 м от источника света, если сила
света равна 180 кд и если лучи падают под углом 37˚.(Д)
10.Для освещения улицы применяются лампы силой света I = 300 кд,
подвешенные на высоте h = 3 м. Расстояние между столбами l = 28 м.
Определите освещенность поверхности Земли посередине между
столбами.(Д).
11.Определите освещенность, светимость и яркость экрана, равномерно
рассеивающего свет во всех направлениях, если световой поток, падающий
на экран из объектива проекционного аппарата, равен 1800 лм. Размеры
экрана 5х3,6 м, коэффициент отражения 0,75. (Д)
12.Для печатания фотоснимка при лампе, дающей силу света 40 кд на
расстоянии 1 м, требуется продолжительность печатания 2 с. Какая
требуется продолжительность печатания при лампе 30 кд на расстоянии 1,5
м? Предполагается, что общее количество энергии, полученной
фотоснимком, должно быть одинаково. (Д)
13.Освещенность, необходимая при чтении, составляет Е = 30 лк. Свет от
электрической лампочки без светильника, находящейся на расстоянии h = 1
м, падает на рабочее место под углом α = 60˚. Какой минимальной
мощности следует взять лампочку, если ее световая отдача η = 12,5 лм/Вт?
(Д)
14.Считая, что почернение фотографической бумаги определяется
произведением освещенности на время экспозиции, определите, во сколько
раз придется увеличить экспозицию при увеличении расстояния
копировальной рамки от источника света втрое. (Д)